第5讲微积分的诞生——人类精神的最高胜利导入新课学工具
在时代的召唤下,牛顿与莱布尼茨脱颖而16、17世纪随着资本主义生产力的蓬勃发展,对科学技术提出了许多新的要求
机械的使用,航海事业的发展,行星的运动轨迹等都对数学提出了新的要求,初等数学已经不满足需要,必须有新的数出,担负起伟大的历史任务,创立了微积分
合作探究微积分产生的历史背景已知物体移动的距离表为时间的函数,求物体的瞬时速度和加速度;反过来已知物体的加速度表示为时间的函数,求距离和速度
计算瞬时速度,不能用运动的时间去除移动的距离,因为在给定的瞬刻,移动的距离和所用的时间都是0,而0/0是无意义的
而事实上每一时刻必有速度
它的轨迹上任意一点处的运动方向等
求曲线的切线这个问题的重要性来源于好几个方面:纯几何问题、光学中研究光线通过透镜的通道问题、运动物体在第二类问题这个定义对于十七世纪所用的较复杂的曲线已经不适应了
困难在于:曲线的“切线”的定义本身就是一个没有解决的问题
古希腊人把圆锥曲线的切线定义为“与曲线只接触于一点而且位于曲线的一边的直线”
求函数的最大最小值问题研究行星运动也涉及最大最小值问题
第三类问题困难在于:原有的初等计算方法已不适于解决研究中出现的问题
但新的方法尚无眉目
求曲线的长度、曲线所围成的面积、曲面所围成的体积、求由曲线与所围图形的面积物体的重心、一个体积相当大的物体作用于另一个物体上的引力
困难在于:古希腊人用穷竭法求出了一些面积和体积,但只适用比较简单的面积和体积,这个方法缺乏一般性,而且经常得不到数值的解答
穷竭法先是被逐步修改,后来由微积分的创立而被根本修改了
历史的发展需要伟人的推动,数学也是如此
此时此刻,亟需具有深邃洞察力的人高屋建瓴做出决定性的工作,莱布尼茨担负起了这项艰巨的历史任务
莱布尼茨,德国自然科学家、数学家、物理学家、历史学家和哲学家,一个举世罕见的科学天才